電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置
【課題】直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内できるようにすることと、電動式直動アクチュエータ全体の軸方向長さ寸法を短くすることである。
【解決手段】遊星ローラ９を支持するキャリヤ８の軸方向への移動を規制して、ハウジング１の円筒部１ａの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌された外輪部材７を、連結される被駆動物にキー２２で回り止めし、外輪部材７を直線運動する出力部材とするとともに、電動モータ４のロータ５を回転軸３に円盤部５ａで結合し、円盤部５ａの外周から外輪部材７の外径側へ延びるロータ５の円筒部５ｂと半径方向で対向するように、電動モータ４のステータ６を外輪部材７の外径側に配置した。
【解決手段】遊星ローラ９を支持するキャリヤ８の軸方向への移動を規制して、ハウジング１の円筒部１ａの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌された外輪部材７を、連結される被駆動物にキー２２で回り止めし、外輪部材７を直線運動する出力部材とするとともに、電動モータ４のロータ５を回転軸３に円盤部５ａで結合し、円盤部５ａの外周から外輪部材７の外径側へ延びるロータ５の円筒部５ｂと半径方向で対向するように、電動モータ４のステータ６を外輪部材７の外径側に配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータと、電動式直動アクチュエータを用いてブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータには、運動変換機構としてボールねじ機構やボールランプ機構を採用したものが多く、小容量の電動モータで大きな直線駆動力が得られるように、遊星歯車減速機構等の歯車減速機構を組み込んだものが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述した電動式直動アクチュエータに採用されているボールねじ機構やボールランプ機構は、リードを有するねじ筋や傾斜カム面に沿わせる運動変換機構によって、ある程度の増力機能を有するが、電動式ブレーキ装置等で必要とされるような大きな増力機能は確保できない。このため、これらの運動変換機構を採用した電動式直動アクチュエータでは、遊星歯車減速機構等の別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、このように別途の減速機構を組み込むことは、電動式直動アクチュエータのコンパクトな設計を阻害する。
【０００４】
このような問題に対して、本発明者らは、別途の減速機構を組み込むことなく大きな増力機能を確保でき、大推力を必要とする電動式ブレーキ装置にも好適な電動式直動アクチュエータとして、電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの遊星ローラが回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、遊星ローラの外径面に、螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、回転軸の周りを自転しながら公転する遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、回転軸の回転運動をキャリヤの直線運動に変換して、キャリヤまたはキャリヤに連結される直線駆動部材を被駆動物を直線駆動する出力部材とした機構を先に提案している（特許文献２−４参照）。
【０００５】
一方、車両用ブレーキ装置としては油圧式のものが多く採用されてきたが、近年、ＡＢＳ(Antilock Brake System)等の高度なブレーキ制御の導入に伴い、これらの制御を複雑な油圧回路なしに行うことができる電動式ブレーキ装置が注目されている。電動式ブレーキ装置は、ブレーキペダルの踏み込み信号等で電動モータを作動させ、上述したような電動式直動アクチュエータをキャリパボディに組み込んでブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２７１９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１９４３５６号公報
【特許文献３】特開２００７−３２７１７号公報
【特許文献４】特開２００７−３７３０５号公報
【特許文献５】特開２００３−３４３６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２−４に記載されたキャリヤまたはキャリヤに連結される直線駆動部材を直線運動する出力部材とした電動式直動アクチュエータは、別途の減速機構を組み込むことなく、コンパクトな設計で大きな増力機能を確保できるが、直線運動するキャリヤや直線駆動部材は軸方向の長さ寸法が比較的短いので、例えば、この電動式直動アクチュエータを用いた電動式ブレーキ装置では、被駆動物とされるブレーキ部材に被制動部材から接線力が作用するが、この接線力の一部がブレーキ部材に連結されるキャリヤや直線駆動部材に横向きのモーメントとして作用し、これらの直線運動のスムーズな案内が困難になる問題がある。外輪部材で案内される直線駆動部材をブレーキ部材に連結する場合は、ブレーキ部材が摩耗したときに、直線駆動部材の外輪部材からの軸方向突出量が大きくなって、その案内長さが短くなるので、直線駆動部材のスムーズな案内がより困難になる。
【０００８】
特許文献２に記載された電動式直動アクチュエータは、回転軸の延長部に円盤状のロータを取り付け、このロータの軸方向両側にステータを対向するように配置して電動モータを構成し、電動モータと直動アクチュエータを軸方向に並べて配置しているので、全体の軸方向長さ寸法が長くなる問題もある。また、特許文献３、４に記載された電動式直動アクチュエータは、電動モータのロータ軸を回転軸として、その外径側に直動アクチュエータの各構成部品を配設し、電動モータと直動アクチュエータとを同軸上に直列に配置しているので、やはり全体の軸方向長さ寸法が長くなる。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内できるようにすることと、電動式直動アクチュエータ全体の軸方向長さ寸法を短くすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジングの内径面に内嵌した外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの遊星ローラが前記回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記外輪部材と前記キャリヤとを軸方向へ相対移動させ、前記回転軸の回転運動を出力部材の軸方向への直線運動に変換して、直線運動する出力部材に連結される被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記キャリヤの軸方向への移動を規制し、前記外輪部材を回り止めして、前記ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、前記外輪部材を直線運動する出力部材として、前記電動モータのロータを前記回転軸に円盤部で結合し、この円盤部の外周から前記外輪部材が内嵌されたハウジングの外径側へ延びる円筒部を設けて、このロータの円筒部と半径方向で対向するように電動モータのステータを配置した構成を採用した。
【００１１】
すなわち、キャリヤの軸方向への移動を規制し、外輪部材を回り止めして、ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、外輪部材を直線運動する出力部材とすることにより、出力部材としての外輪部材をハウジングの内径面で軸方向に長い寸法で案内可能とし、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内できるようにするとともに、電動モータのロータを回転軸に円盤部で結合し、この円盤部の外周から外輪部材が内嵌されたハウジングの外径側へ延びる円筒部を設けて、このロータの円筒部と半径方向で対向するように電動モータのステータを配置することにより、全体の軸方向長さ寸法を短くできるようにした。また、この電動式直動アクチュエータは、電動モータのロータとステータが、回転軸からの距離が長くなる半径方向位置で対向するので、回転軸に大きな回転トルクを付与することができる。
【００１２】
前記電動モータのステータは、前記ロータの円筒部に外径側から対向させることができる。
【００１３】
前記電動モータのステータは、前記ロータの円筒部に内径側から対向させることもできる。
【００１４】
前記ロータの円盤部と前記回転軸は、焼きばめ、スプライン嵌合、またはキーとキー溝の係合によって結合することができる。
【００１５】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成することにより、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。
【００１６】
前記螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けることにより、螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止することができる。螺旋凸条の上面を案内する案内面は、遊星ローラを支持するキャリヤや、キャリヤに固定した別体の案内部材に設けることができる。
【００１７】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条および前記遊星ローラの外径面に設けた螺旋溝の少なくともいずれかを多条螺旋のものとすることにより、螺旋凸条と螺旋溝のリード角の差を設定する自由度を大きくすることができる。
【００１８】
また、本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動されるブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータに上述したいずれかの電動式直動アクチュエータを用いた構成を採用することにより、ブレーキ部材に被制動部材から作用する接線力が、直線運動する出力部材に横向きのモーメントとして作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内でき、かつ、電動式直動アクチュエータの軸方向長さ寸法を短くできるようにした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電動式直動アクチュエータは、遊星ローラを支持するキャリヤの軸方向への移動を規制し、外輪部材を回り止めして、ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、外輪部材を直線運動する出力部材とするとともに、電動モータのロータを回転軸に円盤部で結合し、この円盤部の外周から外輪部材が内嵌されたハウジングの外径側へ延びる円筒部を設けて、このロータの円筒部と半径方向で対向するように電動モータのステータを配置したので、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内することができ、かつ、全体の軸方向長さ寸法を短くすることができる。
【００２０】
また、本発明の電動式ブレーキ装置は、被制動部材に押圧するブレーキ部材を、上述した電動式直動アクチュエータを用いて直線駆動するようにしたので、ブレーキ部材に被制動部材から作用する接線力が、直線運動する出力部材に横向きのモーメントとして作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内することができ、かつ、電動式直動アクチュエータの軸方向長さ寸法を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの螺旋溝を示す正面図
【図４】図１の電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す縦断面図
【図５】第２の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図
【図６】図５のVI−VI線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この電動式直動アクチュエータは、図１および図２に示すように、ハウジング１の円筒部１ａに外径側へ張り出すフランジ１ｂが設けられ、このフランジ１ｂに、円筒部１ａの一端側を閉塞する蓋２が取り付けられている。円筒部１ａの中心に配設された回転軸３の蓋２側の一端側には、電動モータ４のロータ５の円盤部５ａが焼きばめで結合され、円盤部５ａの外周から円筒部１ａの外径側へ延びるロータ５の円筒部５ｂの外径側に、電動モータ４のステータ６が円筒部５ｂと半径方向で対向するように、蓋２の外周筒部２ａの内径面に取り付けられており、電動モータ４の回転が回転軸３に伝達されるようになっている。ロータ５の円筒部５ｂの外径側には、複数の永久磁石５ｃが周方向に並べて取り付けられ、ステータ６の環状コア６ａには、複数の電磁コイル６ｂが周方向で間隔を開けて巻回されている。
【００２３】
また、前記ハウジング１の円筒部１ａの内径面には外輪部材７が軸方向へスライド可能に内嵌され、回転軸３と外輪部材７の間に、キャリヤ８に回転自在に支持された４個の遊星ローラ９が介在し、各遊星ローラ９が回転軸３の回転に伴って、その周りを自転しながら公転するようになっている。
【００２４】
前記ハウジング１の円筒部１ａの蓋２側には軸支持部材１０が内嵌され、回転軸３の基端側が軸支持部材１０に玉軸受１１で支持されている。軸支持部材１０は両側を止め輪１２でハウジング１に固定されおり、回転軸３やキャリヤ８の軸方向への移動を規制する役割もする。
【００２５】
前記遊星ローラ９と一緒に公転するキャリヤ８は、キャリヤ本体８ａが焼結材で形成されたすべり軸受１３を介して回転軸３に相対回転可能に外嵌されて、スラストころ軸受１４を介して軸支持部材１０の端面に当接され、回転軸３の基端側への移動を規制されている。すべり軸受１３は、樹脂、セラミックス、もしくはアルミニウム合金、銅合金等の金属、またはこれらの複合材で形成してもよい。また、各遊星ローラ９はキャリヤ８の支持ピン８ｂに針状ころ軸受１５で回転自在に支持されて、キャリヤ本体８ａと反対側を、支持ピン８ｂに止め輪１６で固定された押さえ板８ｃで抜け止めされ、その自転をスラストころ軸受１７でキャリヤ本体８ａに支持されている。
【００２６】
前記回転軸３の先端側には止め輪１８が装着され、キャリヤ８の押さえ板８ｃが焼結材で形成されたすべり軸受１９を介して止め輪１８に当接され、回転軸３の先端側へのキャリヤ８の移動が規制されている。すべり軸受１９も、樹脂、セラミックス、もしくはアルミニウム合金、銅合金等の金属、またはこれらの複合材で形成してもよい。押さえ板８ｃには遊星ローラ９側へ延びる部分円筒部８ｄが一体に形成され、この部分円筒部８ｄの内径側に、遊星ローラ９の外径面に潤滑剤を塗布する扇形状の潤滑剤塗布部材２０が保持されている。この部分円筒部８ｄの外径面は、後述する外輪部材７の条部材７ｂで形成された螺旋凸条の上面を案内する案内面ともなる。また、外輪部材７の端部内径面には、これらの遊星ローラ９や潤滑剤塗布部材２０が配置された内径部を外部と遮断するように、円筒周縁部を有するシール部材２１が内嵌されている。シール部材２１は薄鋼板のプレス加工で形成されている。シール部材２１は、樹脂やゴムで形成することもできる。
【００２７】
前記外輪部材７の先端側には被駆動物が連結され、その先端面には被駆動物に回り止めされるキー２２が設けられている。したがって、ハウジング１の円筒部１ａの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌された外輪部材７は、両方向への軸方向移動を規制されたキャリヤ８に対して相対移動して直線運動する出力部材となる。外輪部材７に被駆動物が連結される側の円筒部１ａは開口しており、外輪部材７は円筒部１ａの内径面で軸方向に長い長さ寸法で案内されて、円筒部１ａから突出するように長いストロークでスムーズに直線運動する。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、前記各遊星ローラ９が転接する外輪部材７の内径面には２条の螺旋溝７ａが設けられ、各螺旋溝７ａに周着された別体の条部材７ｂで、外輪部材７の内径面に２条の螺旋凸条が形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、遊星ローラ９の外径面には、条部材７ｂで形成された螺旋凸条が嵌まり込み、螺旋凸条と同一ピッチでリード角の異なる１条の螺旋溝９ａが設けられている。これらの螺旋凸条と螺旋溝９ａの係合によって、回転軸３の周りを自転しながら公転する遊星ローラ９が、螺旋凸条と螺旋溝９ａとのリード角の差によって、外輪部材７と軸方向へ相対移動する。なお、外輪部材７の螺旋凸条を２条の多条螺旋としたのは、遊星ローラ９の螺旋溝９ａとのリード角の差の設定自由度を大きくするためであり、螺旋凸条は１条のものとしてもよい。遊星ローラ９の螺旋溝９ａは、螺旋凸条と同一ピッチの周方向溝とすることもできる。
【００２９】
図４は、上述した電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す。この電動式ブレーキ装置は、キャリパボディ３１の内部で被制動部材としてのディスクロータ３２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド３３を対向配置したディスクブレーキであり、キャリパボディ３１に電動式直動アクチュエータのハウジング１が固定され、直線運動する出力部材としての外輪部材７がキー２２で被駆動物としてのブレーキパッド３３に回り止めされ、ブレーキパッド３３をディスクロータ３２に押圧するようになっている。なお、この図では、電動式直動アクチュエータが図１で示した断面と直交する断面で示されている。
【００３０】
図５および図６は、第２の実施形態を示す。この電動式直動アクチュエータは、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記電動モータ４のステータ６が、ハウジング１の円筒部１ａの蓋２側の外径面に取り付けられ、この円筒部１ａの外径側へ延びるロータ５の円筒部５ｂの内径側に永久磁石５ｃが取り付けられて、ステータ６がロータ５の円筒部５ｂの内径側から半径方向で対向している点が異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。
【００３１】
上述した各実施形態では、外輪部材の内径面の螺旋凸条を、螺旋溝に嵌め込まれた別体の条部材で形成したが、螺旋凸条は外輪部材と一体に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１ ハウジング
１ａ 円筒部
１ｂ フランジ
２ 蓋
２ａ 外周筒部
３ 回転軸
４ 電動モータ
５ ロータ
５ａ 円盤部
５ｂ 円筒部
５ｃ 永久磁石
６ ステータ
６ａ コア
６ｂ 電磁コイル
７ 外輪部材
７ａ 螺旋溝
７ｂ 条部材
８ キャリヤ
８ａ キャリヤ本体
８ｂ 支持ピン
８ｃ 押さえ板
８ｄ 部分円筒部
９ 遊星ローラ
９ａ 螺旋溝
１０ 軸支持部材
１１ 玉軸受
１２ 止め輪
１３ すべり軸受
１４ スラストころ軸受
１５ 針状ころ軸受
１６ 止め輪
１７ スラストころ軸受
１８ 止め輪
１９ すべり軸受
２０ 潤滑剤塗布部材
２１ シール部材
２２ キー
３１ キャリパボディ
３２ ディスクロータ
３３ ブレーキパッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータと、電動式直動アクチュエータを用いてブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータには、運動変換機構としてボールねじ機構やボールランプ機構を採用したものが多く、小容量の電動モータで大きな直線駆動力が得られるように、遊星歯車減速機構等の歯車減速機構を組み込んだものが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述した電動式直動アクチュエータに採用されているボールねじ機構やボールランプ機構は、リードを有するねじ筋や傾斜カム面に沿わせる運動変換機構によって、ある程度の増力機能を有するが、電動式ブレーキ装置等で必要とされるような大きな増力機能は確保できない。このため、これらの運動変換機構を採用した電動式直動アクチュエータでは、遊星歯車減速機構等の別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、このように別途の減速機構を組み込むことは、電動式直動アクチュエータのコンパクトな設計を阻害する。
【０００４】
このような問題に対して、本発明者らは、別途の減速機構を組み込むことなく大きな増力機能を確保でき、大推力を必要とする電動式ブレーキ装置にも好適な電動式直動アクチュエータとして、電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの遊星ローラが回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、遊星ローラの外径面に、螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、回転軸の周りを自転しながら公転する遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、回転軸の回転運動をキャリヤの直線運動に変換して、キャリヤまたはキャリヤに連結される直線駆動部材を被駆動物を直線駆動する出力部材とした機構を先に提案している（特許文献２−４参照）。
【０００５】
一方、車両用ブレーキ装置としては油圧式のものが多く採用されてきたが、近年、ＡＢＳ(Antilock Brake System)等の高度なブレーキ制御の導入に伴い、これらの制御を複雑な油圧回路なしに行うことができる電動式ブレーキ装置が注目されている。電動式ブレーキ装置は、ブレーキペダルの踏み込み信号等で電動モータを作動させ、上述したような電動式直動アクチュエータをキャリパボディに組み込んでブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２７１９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１９４３５６号公報
【特許文献３】特開２００７−３２７１７号公報
【特許文献４】特開２００７−３７３０５号公報
【特許文献５】特開２００３−３４３６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２−４に記載されたキャリヤまたはキャリヤに連結される直線駆動部材を直線運動する出力部材とした電動式直動アクチュエータは、別途の減速機構を組み込むことなく、コンパクトな設計で大きな増力機能を確保できるが、直線運動するキャリヤや直線駆動部材は軸方向の長さ寸法が比較的短いので、例えば、この電動式直動アクチュエータを用いた電動式ブレーキ装置では、被駆動物とされるブレーキ部材に被制動部材から接線力が作用するが、この接線力の一部がブレーキ部材に連結されるキャリヤや直線駆動部材に横向きのモーメントとして作用し、これらの直線運動のスムーズな案内が困難になる問題がある。外輪部材で案内される直線駆動部材をブレーキ部材に連結する場合は、ブレーキ部材が摩耗したときに、直線駆動部材の外輪部材からの軸方向突出量が大きくなって、その案内長さが短くなるので、直線駆動部材のスムーズな案内がより困難になる。
【０００８】
特許文献２に記載された電動式直動アクチュエータは、回転軸の延長部に円盤状のロータを取り付け、このロータの軸方向両側にステータを対向するように配置して電動モータを構成し、電動モータと直動アクチュエータを軸方向に並べて配置しているので、全体の軸方向長さ寸法が長くなる問題もある。また、特許文献３、４に記載された電動式直動アクチュエータは、電動モータのロータ軸を回転軸として、その外径側に直動アクチュエータの各構成部品を配設し、電動モータと直動アクチュエータとを同軸上に直列に配置しているので、やはり全体の軸方向長さ寸法が長くなる。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内できるようにすることと、電動式直動アクチュエータ全体の軸方向長さ寸法を短くすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジングの内径面に内嵌した外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの遊星ローラが前記回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記外輪部材と前記キャリヤとを軸方向へ相対移動させ、前記回転軸の回転運動を出力部材の軸方向への直線運動に変換して、直線運動する出力部材に連結される被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記キャリヤの軸方向への移動を規制し、前記外輪部材を回り止めして、前記ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、前記外輪部材を直線運動する出力部材として、前記電動モータのロータを前記回転軸に円盤部で結合し、この円盤部の外周から前記外輪部材が内嵌されたハウジングの外径側へ延びる円筒部を設けて、このロータの円筒部と半径方向で対向するように電動モータのステータを配置した構成を採用した。
【００１１】
すなわち、キャリヤの軸方向への移動を規制し、外輪部材を回り止めして、ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、外輪部材を直線運動する出力部材とすることにより、出力部材としての外輪部材をハウジングの内径面で軸方向に長い寸法で案内可能とし、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内できるようにするとともに、電動モータのロータを回転軸に円盤部で結合し、この円盤部の外周から外輪部材が内嵌されたハウジングの外径側へ延びる円筒部を設けて、このロータの円筒部と半径方向で対向するように電動モータのステータを配置することにより、全体の軸方向長さ寸法を短くできるようにした。また、この電動式直動アクチュエータは、電動モータのロータとステータが、回転軸からの距離が長くなる半径方向位置で対向するので、回転軸に大きな回転トルクを付与することができる。
【００１２】
前記電動モータのステータは、前記ロータの円筒部に外径側から対向させることができる。
【００１３】
前記電動モータのステータは、前記ロータの円筒部に内径側から対向させることもできる。
【００１４】
前記ロータの円盤部と前記回転軸は、焼きばめ、スプライン嵌合、またはキーとキー溝の係合によって結合することができる。
【００１５】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成することにより、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。
【００１６】
前記螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けることにより、螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止することができる。螺旋凸条の上面を案内する案内面は、遊星ローラを支持するキャリヤや、キャリヤに固定した別体の案内部材に設けることができる。
【００１７】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条および前記遊星ローラの外径面に設けた螺旋溝の少なくともいずれかを多条螺旋のものとすることにより、螺旋凸条と螺旋溝のリード角の差を設定する自由度を大きくすることができる。
【００１８】
また、本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動されるブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータに上述したいずれかの電動式直動アクチュエータを用いた構成を採用することにより、ブレーキ部材に被制動部材から作用する接線力が、直線運動する出力部材に横向きのモーメントとして作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内でき、かつ、電動式直動アクチュエータの軸方向長さ寸法を短くできるようにした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電動式直動アクチュエータは、遊星ローラを支持するキャリヤの軸方向への移動を規制し、外輪部材を回り止めして、ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、外輪部材を直線運動する出力部材とするとともに、電動モータのロータを回転軸に円盤部で結合し、この円盤部の外周から外輪部材が内嵌されたハウジングの外径側へ延びる円筒部を設けて、このロータの円筒部と半径方向で対向するように電動モータのステータを配置したので、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内することができ、かつ、全体の軸方向長さ寸法を短くすることができる。
【００２０】
また、本発明の電動式ブレーキ装置は、被制動部材に押圧するブレーキ部材を、上述した電動式直動アクチュエータを用いて直線駆動するようにしたので、ブレーキ部材に被制動部材から作用する接線力が、直線運動する出力部材に横向きのモーメントとして作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内することができ、かつ、電動式直動アクチュエータの軸方向長さ寸法を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの螺旋溝を示す正面図
【図４】図１の電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す縦断面図
【図５】第２の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図
【図６】図５のVI−VI線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この電動式直動アクチュエータは、図１および図２に示すように、ハウジング１の円筒部１ａに外径側へ張り出すフランジ１ｂが設けられ、このフランジ１ｂに、円筒部１ａの一端側を閉塞する蓋２が取り付けられている。円筒部１ａの中心に配設された回転軸３の蓋２側の一端側には、電動モータ４のロータ５の円盤部５ａが焼きばめで結合され、円盤部５ａの外周から円筒部１ａの外径側へ延びるロータ５の円筒部５ｂの外径側に、電動モータ４のステータ６が円筒部５ｂと半径方向で対向するように、蓋２の外周筒部２ａの内径面に取り付けられており、電動モータ４の回転が回転軸３に伝達されるようになっている。ロータ５の円筒部５ｂの外径側には、複数の永久磁石５ｃが周方向に並べて取り付けられ、ステータ６の環状コア６ａには、複数の電磁コイル６ｂが周方向で間隔を開けて巻回されている。
【００２３】
また、前記ハウジング１の円筒部１ａの内径面には外輪部材７が軸方向へスライド可能に内嵌され、回転軸３と外輪部材７の間に、キャリヤ８に回転自在に支持された４個の遊星ローラ９が介在し、各遊星ローラ９が回転軸３の回転に伴って、その周りを自転しながら公転するようになっている。
【００２４】
前記ハウジング１の円筒部１ａの蓋２側には軸支持部材１０が内嵌され、回転軸３の基端側が軸支持部材１０に玉軸受１１で支持されている。軸支持部材１０は両側を止め輪１２でハウジング１に固定されおり、回転軸３やキャリヤ８の軸方向への移動を規制する役割もする。
【００２５】
前記遊星ローラ９と一緒に公転するキャリヤ８は、キャリヤ本体８ａが焼結材で形成されたすべり軸受１３を介して回転軸３に相対回転可能に外嵌されて、スラストころ軸受１４を介して軸支持部材１０の端面に当接され、回転軸３の基端側への移動を規制されている。すべり軸受１３は、樹脂、セラミックス、もしくはアルミニウム合金、銅合金等の金属、またはこれらの複合材で形成してもよい。また、各遊星ローラ９はキャリヤ８の支持ピン８ｂに針状ころ軸受１５で回転自在に支持されて、キャリヤ本体８ａと反対側を、支持ピン８ｂに止め輪１６で固定された押さえ板８ｃで抜け止めされ、その自転をスラストころ軸受１７でキャリヤ本体８ａに支持されている。
【００２６】
前記回転軸３の先端側には止め輪１８が装着され、キャリヤ８の押さえ板８ｃが焼結材で形成されたすべり軸受１９を介して止め輪１８に当接され、回転軸３の先端側へのキャリヤ８の移動が規制されている。すべり軸受１９も、樹脂、セラミックス、もしくはアルミニウム合金、銅合金等の金属、またはこれらの複合材で形成してもよい。押さえ板８ｃには遊星ローラ９側へ延びる部分円筒部８ｄが一体に形成され、この部分円筒部８ｄの内径側に、遊星ローラ９の外径面に潤滑剤を塗布する扇形状の潤滑剤塗布部材２０が保持されている。この部分円筒部８ｄの外径面は、後述する外輪部材７の条部材７ｂで形成された螺旋凸条の上面を案内する案内面ともなる。また、外輪部材７の端部内径面には、これらの遊星ローラ９や潤滑剤塗布部材２０が配置された内径部を外部と遮断するように、円筒周縁部を有するシール部材２１が内嵌されている。シール部材２１は薄鋼板のプレス加工で形成されている。シール部材２１は、樹脂やゴムで形成することもできる。
【００２７】
前記外輪部材７の先端側には被駆動物が連結され、その先端面には被駆動物に回り止めされるキー２２が設けられている。したがって、ハウジング１の円筒部１ａの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌された外輪部材７は、両方向への軸方向移動を規制されたキャリヤ８に対して相対移動して直線運動する出力部材となる。外輪部材７に被駆動物が連結される側の円筒部１ａは開口しており、外輪部材７は円筒部１ａの内径面で軸方向に長い長さ寸法で案内されて、円筒部１ａから突出するように長いストロークでスムーズに直線運動する。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、前記各遊星ローラ９が転接する外輪部材７の内径面には２条の螺旋溝７ａが設けられ、各螺旋溝７ａに周着された別体の条部材７ｂで、外輪部材７の内径面に２条の螺旋凸条が形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、遊星ローラ９の外径面には、条部材７ｂで形成された螺旋凸条が嵌まり込み、螺旋凸条と同一ピッチでリード角の異なる１条の螺旋溝９ａが設けられている。これらの螺旋凸条と螺旋溝９ａの係合によって、回転軸３の周りを自転しながら公転する遊星ローラ９が、螺旋凸条と螺旋溝９ａとのリード角の差によって、外輪部材７と軸方向へ相対移動する。なお、外輪部材７の螺旋凸条を２条の多条螺旋としたのは、遊星ローラ９の螺旋溝９ａとのリード角の差の設定自由度を大きくするためであり、螺旋凸条は１条のものとしてもよい。遊星ローラ９の螺旋溝９ａは、螺旋凸条と同一ピッチの周方向溝とすることもできる。
【００２９】
図４は、上述した電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す。この電動式ブレーキ装置は、キャリパボディ３１の内部で被制動部材としてのディスクロータ３２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド３３を対向配置したディスクブレーキであり、キャリパボディ３１に電動式直動アクチュエータのハウジング１が固定され、直線運動する出力部材としての外輪部材７がキー２２で被駆動物としてのブレーキパッド３３に回り止めされ、ブレーキパッド３３をディスクロータ３２に押圧するようになっている。なお、この図では、電動式直動アクチュエータが図１で示した断面と直交する断面で示されている。
【００３０】
図５および図６は、第２の実施形態を示す。この電動式直動アクチュエータは、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記電動モータ４のステータ６が、ハウジング１の円筒部１ａの蓋２側の外径面に取り付けられ、この円筒部１ａの外径側へ延びるロータ５の円筒部５ｂの内径側に永久磁石５ｃが取り付けられて、ステータ６がロータ５の円筒部５ｂの内径側から半径方向で対向している点が異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。
【００３１】
上述した各実施形態では、外輪部材の内径面の螺旋凸条を、螺旋溝に嵌め込まれた別体の条部材で形成したが、螺旋凸条は外輪部材と一体に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１ ハウジング
１ａ 円筒部
１ｂ フランジ
２ 蓋
２ａ 外周筒部
３ 回転軸
４ 電動モータ
５ ロータ
５ａ 円盤部
５ｂ 円筒部
５ｃ 永久磁石
６ ステータ
６ａ コア
６ｂ 電磁コイル
７ 外輪部材
７ａ 螺旋溝
７ｂ 条部材
８ キャリヤ
８ａ キャリヤ本体
８ｂ 支持ピン
８ｃ 押さえ板
８ｄ 部分円筒部
９ 遊星ローラ
９ａ 螺旋溝
１０ 軸支持部材
１１ 玉軸受
１２ 止め輪
１３ すべり軸受
１４ スラストころ軸受
１５ 針状ころ軸受
１６ 止め輪
１７ スラストころ軸受
１８ 止め輪
１９ すべり軸受
２０ 潤滑剤塗布部材
２１ シール部材
２２ キー
３１ キャリパボディ
３２ ディスクロータ
３３ ブレーキパッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジングの内径面に内嵌した外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの遊星ローラが前記回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記外輪部材と前記キャリヤとを軸方向へ相対移動させ、前記回転軸の回転運動を出力部材の軸方向への直線運動に変換して、直線運動する出力部材に連結される被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記キャリヤの軸方向への移動を規制し、前記外輪部材を回り止めして、前記ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、前記外輪部材を直線運動する出力部材として、前記電動モータのロータを前記回転軸に円盤部で結合し、この円盤部の外周から前記外輪部材が内嵌されたハウジングの外径側へ延びる円筒部を設けて、このロータの円筒部と半径方向で対向するように電動モータのステータを配置したことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記電動モータのステータを、前記ロータの円筒部に外径側から対向させた請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記電動モータのステータを、前記ロータの円筒部に内径側から対向させた請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記ロータの円盤部と前記回転軸を、焼きばめ、スプライン嵌合、またはキーとキー溝の係合によって結合した請求項１乃至３のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成した請求項１乃至４のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項６】
前記螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けた請求項５に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項７】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条および前記遊星ローラの外径面に設けた螺旋溝の少なくともいずれかを多条螺旋のものとした請求項１乃至６のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項８】
電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動されるブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータに請求項１乃至７のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータを用いたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
【請求項１】
電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジングの内径面に内嵌した外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの遊星ローラが前記回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記外輪部材と前記キャリヤとを軸方向へ相対移動させ、前記回転軸の回転運動を出力部材の軸方向への直線運動に変換して、直線運動する出力部材に連結される被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記キャリヤの軸方向への移動を規制し、前記外輪部材を回り止めして、前記ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、前記外輪部材を直線運動する出力部材として、前記電動モータのロータを前記回転軸に円盤部で結合し、この円盤部の外周から前記外輪部材が内嵌されたハウジングの外径側へ延びる円筒部を設けて、このロータの円筒部と半径方向で対向するように電動モータのステータを配置したことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記電動モータのステータを、前記ロータの円筒部に外径側から対向させた請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記電動モータのステータを、前記ロータの円筒部に内径側から対向させた請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記ロータの円盤部と前記回転軸を、焼きばめ、スプライン嵌合、またはキーとキー溝の係合によって結合した請求項１乃至３のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成した請求項１乃至４のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項６】
前記螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けた請求項５に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項７】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条および前記遊星ローラの外径面に設けた螺旋溝の少なくともいずれかを多条螺旋のものとした請求項１乃至６のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項８】
電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動されるブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータに請求項１乃至７のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータを用いたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１７２３８０（Ｐ２０１１−１７２３８０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３６５６（Ｐ２０１０−３３６５６）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]